[发明专利]用于化工过程的激励信号的生成方法和装置

说明书

本发明提出的用于化工过程的激励信号的生成方法和装置，属于自动化控制领域。包括获取控制回路类型，确定阶跃信号参数，结合阶跃信号参数生成初始激励信号；将初始激励信号输入至控制回路中，采集控制回路运行过程中的过程数据；提取过程数据中的幅值信息，确定面积比值，将面积比值与预设阈值进行对比，根据对比结果对初始激励信号进行调整，确定调整后的激励信号的步骤。通过在整个调节过程中根据输出结果对激励信号进行即时调整，一方面结合输出结果实现了跟踪性调整，另一方面仅使用回路类型和安全范围便可以设计出合理的阶跃激励信号，并能得到较好的激励效果，最大限度降低重复测试与测试时长，简化了算法。

技术领域

本发明属于自动化控制领域，特别涉及用于化工过程的激励信号的生成方法和装置。

背景技术

目前工业过程的控制算法主要为PID控制与预测控制。无论是PID控制器还是预测控制器的实施与维护都离不开模型辨识，而模型辨识离不开过程的输入输出数据。为了得到反映过程真实特性的输入输出数据，必须对过程进行激励。激励信号设计的优劣直接影响最终模型辨识的准确性。

满足该性质的常用激励信号有滤波白噪声信号，叠加正弦(余弦)波信号，二进制伪随机信号(PRBS)，阶跃信号等。现有的激励信号设计技术主要分为两类，一类是根据回路特性对二值激励信号(PRBS或阶跃信号)进行初始设计，但缺乏设计的跟踪与评判，无法保证最后的应用效果。第二类是根据初始模型通过构造优化命题进行优化设计，该方法计算十分复杂，需要借助优化工具箱求解，并且只能停留在叠加正弦(余弦)波的激励信号设计。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供了具有持续跟踪效果且简单的用于化工过程的激励信号的生成方法和装置。

为了达到上述技术目的，本发明提供了用于化工过程的激励信号的生成方法，所述生成方法，包括：

获取控制回路类型，根据控制回路类型确定阶跃信号参数，结合阶跃信号参数生成初始激励信号；

将初始激励信号输入至控制回路中，采集控制回路运行过程中的过程数据；

提取过程数据中的幅值信息，根据幅值信息确定面积比值，将面积比值与预设阈值进行对比，根据对比结果对初始激励信号进行调整，确定调整后的激励信号。

可选的，所述阶跃信号参数，包括：

初始点、幅值、周期、占空比以及激励时间。

可选的，所述提取过程数据中的幅值信息，根据幅值信息确定面积比值，包括：

获取初始阶跃信号的幅值上限与幅值下限，确定幅值上限与幅值下限的差值，在幅值上限与幅值下限的基础上，分别扩大差值的10％，得到扩展幅值上限bound_h与扩展幅值下限bound_l；

在输入初始激励信号后，控制回路的幅值变化过程中确定过度超调区间、正常走势区间以及缓慢追踪区间，在过度超调区间内选取第一时刻幅值δ₁，在正常走势区间选取第二时刻幅值δ₂，在缓慢追踪区间选取第三时刻幅值δ₃；

分别对第一时刻幅值δ₁，第二时刻幅值δ₂，第三时刻幅值δ₃对激励时间进行积分，确定过度超调区间的面积A₁、正常走势区间的面积A₂、缓慢追踪区间的面积A₃；